Устройство для динамической градуировки ударного пьезоэлектрического акселерометра

 

Союз Советских

Социалистических

Рвслублик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ и >699438 т

r. к H

1 ( (61) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22) Заявлено 03.11.77 (21) 2539058/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. К..

G 01 P 21/00

Гасударственный комитет

СССР но делам нзооретений н отнрытиЙ

Опубликовано 25.11.79. Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 03.12.79 (53) УДК 620.178..5 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. А. Клочко, В. Г. Рыгалин, В. В. Клюев, Д. A. Гречинский и И. Т. Улиханян (7I ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО -ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ ГРАДУИРОВКИ

УДАРНОГО ПЬЕЗОЭЛ ЕКТРИЧ ЕСКОГО АКС ЕЛ Е РОМЕ ТРА

Изобретение касается измерительной техники и может быть использовано для динамической градуировки ударных пьезоэлектрических акселерометров.

Известно устройство для градуировки импульсного акселерометра, содержащее стенд, платформа которого с закрепленным градуируемым акселерометром размещена в направляющей трубе с тормозными элементами, установленными на основании стенда, светочувствительный осциллограф, усилитель, генератор частоты и контактное уст- 10 ройство в виде пластин из фольги, находящихся на известном расстоянии друг от друга в направляющей трубе. Это устройство позволяет записать осциллограмму ускорения, а также определить время прохождения платформой известного расстояния между пластинами контактного устройства (1).

Однако оно не позволяет непосредственно осу шествлять градуировку пьезоэлектрического акселерометра, которая произво- 2О дится после расшифровки осциллограммы, на которой нанесены кривая ускорения и метки времени, определения скорости соударения платформы по известному расстоянию между пластинами контактного устройства и времени t:ðoxîæäåíèÿ его расстояния. Кроме этого, это устройство имеет недостаточную точность в определении скорости соударения, плошади под кривой скорения, масштабных коэффициентов, которые вычисляются по записанным осциллограммам.

Наиболее близким по технической сущности и предложенному является устройство для динамической градуировки ударного пьезоэлектрического акселерометра, содержащее стенд для задания ударного импульса и акселерометр, выход которого соединен с входом усилителя, и систему обработки информации, обеспечивающее определение формы и длительности ударного импульса, а также скорости соударения по известному расстоянию. Скорость наковальни и градуируемого акселерометра определяется по формуле V = < —, где Ь5 — расстояние между чувствительными элементами оптического датчика; А1 — временной интервал между срабатываниями чувствительных элементов, а площадь под кривой ус699438 е

3S зе

ЗФ ао

$0 корения ударного импульса определяется, исходя из временного интервала ht, на экране электронного осциллографа. На основе этих данных, с учетом соотношения между площадью под кривой ускорения и скоростью наковальни производится градуировка ударного а кселерометра 12) .

Недостаток этого устройства состоит в том, что градуировка производится по данным косвенного измерения скорости соударения и вычислению площади под кривой ускорения по экрану электронного осциллографа, что не обеспечивает достаточной точности градуировки.

Цель изобретения — повышение точности градуировки и автоматизация процесса обработки информации.

Это достигается тем, что в устройство для динамической градуировки ударного пьезоэлектрического акселерометра введены интегратор, интерферометр, два блока памяти, блок сравнения, измеритель, приемник излучения и четыре ключа, вход первого из которых соединен с выходом приемника излучения, а выход — с первыми входами второго и третьего ключей. Остальные входы второго ключа соединены соответственно с выходами интегратора, связанного с усилителем, и четвертого ключа. Выход второго ключа подключен к входу первого блока памяти, соединенного с первым входом блока сравнения. Второй вход третьего ключа соединен с первым выходом интерферометра, а выход — с входом второго блока памяти, соединенного с вторым входом блока сравнения. Вход четвертого ключа соединен с вторым выходом интерферометра. Интерферометр ориентирован перпендикулярно поверхности платформы, а излучатель и приемник излучения расположены на одной прямой, параллельной оси сквозного отверстия, выполненного в направляющей трубе стенда.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предложенного устройства; на фиг.

2 временные диаграммы.

Устройство содержит платформу 1, направляющук> трубу 2, тормозной элемент 3, основание 4, градуируемый ударный пьезоэлектрический зкселерометр 5, согласующий усилитель 6, интегратор 7, интерферометр 8, излу атель 9, приемник 10 излучения, ключи ! — 14, блоки 15, 16 памяти и блок 17 сравнения.

Устройство работает следуюгцим образом.

Платформа 1 при свободном или ускоренном падении перемещается внутри направляющей трубы 2 до соударения с тормозным элементом 3, расположенным на основании 4. Электрический сигнал, пропорциональный ускорению с выхода градуируемого пьезоэлектрического акселерометра 5, закрепленного на платформе, поступает через согласующий усилитель 6 на вход интегратора 7. После преобразования с выхода интегратора 7 электрический сигнал, пропорциональный скорости, поступает на вход второго ключа 12, выход которого закрыт до поступления управляющего сигнала с первого ключа 11. Интерферометр 8, принцип действия которого основан на эффекте Допплера, ориентирован перпендикулярно поверхности платформы. Электрический сигнал, пропорциональный скорости перемещающейся платформы, с одного из выходов интерферометра попадает соответственно на вход третьего ключа 13, выход которого открыт до поступления управляющего сигнала с первого ключа 11.

Кроме того, сигнал с выхода интерферометра поступает на вход четвертого ключа 14, выход которого закрыт до момента, когда скорость перемещения платформы будет равна нулю. С выхода ключа 13 информация о текущем значении„.скорости платформы с закрепленным градуируемым акселерометром попадает в блок 16 памяти. В момент времени t1 (фиг. 2а) перемещаясь, платформа, перемещаясь, перекрывает поток излучения между излучателем 9 и приемником

10 излучения. Электрический сигнал на выходе приемника 10 излучения уменьшается и в момент времени t q, когда происходит касание нижней поверхности платформы и верхней точки тормозного элемента 3, этот сигнал уменьшается до нуля. В этот момент срабатывает ключ 11 и управляющий сигнал с выхода ключа 11 поступает на ключи

12 и 13. Ключ 12 срабатывает и информация с выхода интегратора 7 поступает е блок 15 памяти, в этот же момент ключ

13 закрывается и в блоке 16 памяти запоминается значение начальной скорости соударения Vw платформы с тормозным элементом. В процессе соударения скорость платформы изменяется от начального значения до нуля (на фиг. 2б). В то же время ускорение платформы возрастает за счет возрастания сил сопротивления деформироваиию тормозного элемента до максимального значения (точка t q на фиг. 2в) . В момент времени 1 срабатывает ключ 14, с выхода которого на вход ключа 12 подается управляющий сигнал на закрытие ключа !

2. В блоке 15 памяти запоминается значение начальной скорости соударения V p . По окончанию активно о этапа удара информация о начальной скорости соударения (V ), полученная с выхода интерферометра и градуируемого а кселерометра (V

Предложенное устройство повышает точность градуировки и производительность тру699438 да за счет автоматизации процесса градуировки, а также оперативность получения количественной оценки необходимой для градуируемого акселерометра.

Формула изобретения

Устройство для динамической градуировки ударного пьезоэлектрического акселерометра, содержащее стенд для задания ударного импульса и акселерометр, выход ко- 10 торого соединен с входом усилителя, и систему обработки информации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности градуировки и автоматизации процесса обработки информации, в него введены ин1S тегратор, интерферометр, два блока памяти, блок сравнения, излучатель, приемник излучения и четыре ключа, вход первого из которых соединен с выходом приемника излучения, а выход — с первыми входами второго и третьего ключей, остальные вхо- йф ды второго ключа соединены соответственно с выходами интегратора, связанного с усилителем, и четвертого ключа, выход второго ключа подключен к входу первого блока памяти, соединенного с первым входом блока сравнения, второй вход третьего ключа соединен с первым выходом интерферометра, а выход — с входом второго блока памяти, соединенного с вторым входом блока сравнения, вход четвертого ключа соединен с вторым входом интегратора, причем интерферометр ориентирован перпендикулярно поверхности платформы, а измеритель и приемник излучения расположены на одной прямой, параллельной оси сквозного отверстия. выполненного в направляющей трубе стенда.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Батуев Г. С, и др. Инженерные методы исследования ударных процессов. М., «Машиностроение», 1969, с. 248.

2. Ecker W. «Ein nenes Verfehren rur

Kalibrierung Чоп Bescheunigunsaufnehmern

mit sehrgroben Meberkichen Messtechnick

1973, 01 №12, с. 385 — 393 (прототип).

699438

Редактор А. Шмелькин

Заказ 7216/49

Составитель Ю. Артемьев

Техред О. Дуговая Корректор й. Задерновская

Тираж 1ОМ,Подписное

U,Н И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4